8. Вибір апаратів управління та захисту

Вибір апаратів управління та захисту необхідно здійснювати за такими групами:

* апарати захисту;

* апарати дистанційного управління;

* апарати ручного управління,

* апарати технологічного контролю;

* апарати сигналізації

Методика вибору апаратів захисту та дистанційного управління залежить від номінальної напруги силового поля.

При номінальній напрузі силового поля до 1000 В апаратами захисту можуть бути: автоматичні вимикачі, запобіжники, теплові реле, реле струму, реле напруги, а апаратами дистанційногокерування: магнітні пускачі та контактори.

При номінальній напрузі силового кола більше 1000 В апаратами захисту повинні бути системи релейного захисту, а апаратами дистанційного керування - масляні, елегазові, вакуумні вимикачі.

Для схеми управління насосною станцією з електродвигунами, що вибрані у питанні 3 вибрати апарати управління та захисту. Номінальна напруга кола керування - напруга 220 В частотою 50 Гц.

Номінальний струм електродвигуна, І_н, А визначають за формулою;

де Р_н - номінальна потужність за даними, Вт.

Пусковий струм електродвигуна, І_п, А, визначають за формулою



Струм необхідний для захисту від перевантаження визначають за формулою;

Результати розрахунків струмів електродвигунів зводяться до таблиці 8.1.

Таблиця 8.1. - Розрахункові струми електродвигунів

Механізм	Позначення електродвигуна	Номінальний струм, Ін, А	Пусковий струм, Іп, А	Струм захисту від перевантаження, Іт.з, А
Насос	4А 112М 2У 3	140,58	1054,35	174,31
Електрозасувка	4АА 56А 2У 3	5,17	20,68	6,46
Маслонасос	4А 71В 2У 3	23,54	129,47	29,42

Результати вибору апаратів управління та захисту зводяться до таблиці 8.2



9. Модернізація системи управління

Розробка питання проводиться у такій послідовності:

визначення недоліків діючої схеми управління;

визначення засобів модернізації;

вибір засобів модернізації,

необхідні розрахунки;

стисла характеристика схеми модернізації системи управління.

Здійснюємо модернізацію системи керування насосної станції за даними питання 5.6.

Регулювання продуктивності насосу в сторону її зменшення від номінального значення здійснюється зміною положення електрозасувки на трубопроводі, що приводить до значних втрат електроенергії.

Тому пропонується регулювати продуктивність насосу зміною швидкості обертання електродвигуна.

Вибираємо метод регулювання швидкості обертання електродвигуна - зміна напруги на обмотках статора.

Вибираємо [13. с. 95] тиристорний перетворювач напруги серії

ПН-ТТЕ-100-6К-50(60)УХЛ 4.

Умови вибору зводяться до таблиці 9.1.

Серія	Умова вибору по напрузі	Умова вибору по струму	Дані розрахунків	Технічні дані
			Uн, В	1,5 Iн, А	Uн.пер,В	Iн.пер А
ПН-ТТЕ-100-6К-50	Uн.пер ? U	Iн.пер ? 1,5 Iн	380	24,7	380	100

Виконуємо розрахунок і побудову штучних механічних характеристик.

Коефіцієнт потоків розсіювання, визначають за формулою;



Синхронну кутову швидкість двигуна, визначають за формулою;

Струм намагнічування при ідеальному холостому ході, І_1о, А, визначають за формулою;

Індуктивність фази статора, L₁, Г_н, визначають за формулою;

де U_інф, - номінальне значення фазової напруги, В

Індуктивний опір фази статора, х ₁, Ом, визначають за формулою;

х ₁ = 2р ? f _н • L₁

х ₁ = 2 • 3,14 • 50 • 0,083• 10 ^-3 = 0,026 Ом

Пусковий момент за розрахунками питання 5.6. М_n = 147,6 Нм.

Повний опір короткого замикання, Z_К, Ом, визначають заформулою



де І_ін, - пусковий струм за каталожними даними

Коефіцієнт потужності при пуску двигуна, cosц_n, визначають за формулою;

Приведений активний опір фази ротора, R₂, Ом, визначають за формулою;

де m_i - кількість фаз статора;

Активний опір короткого замикання, R_к, Ом, визначають за формулою;

R_к = Z_к • cosц_н

R_к = 0,185• 0,88= 0,162 Ом

Індуктивний опір короткого замикання, х_к, Ом, визначають за формулою;



=0.089 Ом

Активний опір фази статора, R₁, Ом, визначають за формулою

R₁ = R_к - R₂,

R₁ =0,162- 0,0051 = 0,15 Ом

Індуктивний опір намагнічування, х_м, Ом, визначають за формулою;

Кут навантаження, ц, визначають за формулою

де S - ковзання при необхідних швидкостях обертання для зменшення продуктивності, що визначенні в питанні 5.8.

Значення кутів навантаження, відкривання тиристорів та відносних значень напруги, визначених за графіком Додатку Ж зводяться до таблиці 9.2.



Таблиця 9.2 - Значення S, ц, б, U

Ковзання, S	Кут навантаження,ц, град	Кут відкривання тиристорів, б, град	Відносне значення напруги, U
0,127	27	60	0,78
0,224	40	80	0,6
0,272	45	90	0,5

Значення моментів при знижених напругах визначають за формулою

де М_шт - значення моменту для штучної механічної

характеристики;

М_пр - значення моментів із таблиці 4.1.

Результати розрахунків і дані із таблиці 4.1. зводяться до таблиці 9.3.

Механічні характеристики електропривода з тиристорним перетворювачем напруги побудовані на рисунку 9.1

Функціональна схема тиристорного перетворювача напруги та принципові схеми окремих блоків приводяться в додатку та на електронному носії.

Таблиця 9.3 - Дані для побудови штучних характеристик.

Швидкість обертання, n, хв-1	Статичний момент, Мс, Нм	Момент Мшт при U = 0,78	Момент Мшт при U = 0,6	Момент Мшт при U = 0,5
3000	24,71	0	0	0
2710	20,61	15,03	8,89	6,17
2400	16,70	32,71	19,35	13,44
2430	12,78	40,77	24,12	16,75
1500	8,03	42,08	24,9	17,29
1200	6,02	39,33	23,27	16,16
900	4,47	37,33	22,09	15,34
600	3,36	35,35	20,91	14,52
300	2,69	33,45	19,79	13,74
0	2,47	30,06	17,78	12,35

Рисунок 9.1. - Механічні характеристики електропривода з тиристорним перетворювачем напруги: 1- штучна характеристика при U_* = 0,78; 2- штучна характеристика при U_* = 0,6; 3- штучна характеристика при U_* = 0,5; 4- характеристика статичного моменту.

Здійснити модернізацію системи керування насосної станції за даними питання 5.6.

Вибираємо метод регулювання швидкості обертання електродвигуна - зміна частоти на обмотках статора.

Вибираємо тиристорний перетворювач частоти HYUNDAI N700E, умови вибору якого зводяться до таблиці 9.4.

Таблиця 9.4. - Умови вибору перетворювача частоти.

Серія	Умова вибору по напрузі	Умова вибору по струму	Дані розрахунків	Технічні дані
			Uн,B	1,5Ін, А	Uн.пер, U	Ін.пер, А
HYUNDAI N700E	Uн.пер ? U	Ін.пер ? А	380	140,58	380	1054,35

Додаткові дані перетворювача:

Робочий діапазон зміни частоти від 5 до 60 Гц;

Виконуємо розрахунок і побудову штучних механічних характеристик.

Значення опорів х ₁=0,026 Ом; R'₂=0,0449 Ом, R_к=0,688 Ом, х_к=0,089Ом,

R₁=0,15 Ом, х_ц =0,17 Ом;

Коефіцієнти розсіювання визначають за формулами

Додаткові коефіцієнти визначають за формулами;

b = R₁ • (1 + ф₂)

с = х_м • ф



Синхронні швидкості обертання при різних частотах визначають за формулою;

Значення відносного значення напруги для забезпечення закону частотного регулювання визначають за формулою;

де f _* - відносна частота статора, яку визначають за формулою;



Фазну напругу при частоті f* визначають за формулою

U₁ = U · U_1фн

Результати розрахунків зводяться до таблиці 9.5.

Таблиця 9.5 - Результати розрахунків n_{с 1}, U_*, f _*, U₁

Частота для регулювання, f*, Гц	f *	Синхронна швидкість обертання, nс 1, xв-1	U *	U1, В
40	0,8	800	0,81	178,7
30	0.6 6	600	0.6 - 2	135.7

Момент електродвигуна в залежності від ковзання та відносної частоти визначають за формулою

Результати розрахунків зводяться до таблиці 9.6.

Таблиця 9.6 - Дані для побудови штучних механічних характеристик

Абсолютне ковзання, S	Момент при f * =0,8; U1= 178,7В	Швидкість обертання при fх=0,8;U1,=178,7В	Момент при fх =0,6; U1,=137,5В	Швидкість обертання fх= 0,6; U1 = 137,5 В
0	0	800	0	600
0,1	78,94	720	80,19	540
0,2	103,4	640	103,56	480
0,3	101,18	560	101,07	420
0,5	81,74	400	81,95	300
0,8	58,96	160	59,50	120
1	49,13	0	49,73	0



Провіряємо виконання закону частотного регулювання

:

при f _* = 0,8; ;

при f _* = 0,6;

Умови закону виконуються

Рисунок 9.2. Механічні характеристики електроприводу з перетворювачем частоти: 1 - штучна характеристика при f= 40Гц; 2 - штучна характеристика при f= 30Гц; 3 - характеристика статичного моменту



10. Відомості спеціального та протипожежного інвентаря

Первинні засоби пожежогасіння застосовуються для боротьби з пожежами на початковій стадії. До них належать: пожежні кран-комплекти, вогнегасники, пожежний інвентар (резервуари з водою, ящики з піском, пожежні відра, лопати), а також різний переносний пожежний інструмент (кирки, сокири, багри, ломи і т. ін.).

Для гасіння пожеж промисловість випускає різні вогнегасники. Найбільшого поширення набули водопійні, водяні, газові (вуглекислотні) і порошкові. За ефективністю пожежогасіння гасіння, економічністю та іншими показниками більш перспективними вважаються порошкові вогнегасники.

Первинні засоби пожежогасіння розміщують на пожежних щитах, які встановлюють на виробничій території з розрахунку один щит на 5000 м 2. Вони фарбуються у червоний колір.

Залежно від способу транспортування, вогнегасники бувають переносні (до 20 кг) та пересувні (до 450 кг). Залежно від об'єму вони поділяються на малолітражні (до 5 л), ручні (до 10 л), пересувні (понад 10 л).

Вогнегасники маркують буквами, що означає їх вид, та цифрами, що означають їх об'єм

Таблиця 10.1

Найменування інвентарю	Кількість	Одиниця вимірювання	Тип, серія
Вуглекислотний вогнегасник	2	18 літрів	ВВК - 18
Ящик з піском	1	0,25



Висновок

Вибрані електродвигуни для електроприводів насосу, маслонасосу, електрозасувки відповідають, нормативним техніко-економічним показникам. Результати розрахунків механічних характеристик, перехідних процесів, навантажувальних діаграм підтверджують можливість надійної експлуатації електродвигунів.

Вибрані електричні принципіальної схеми забезпечують управління технологічним процесом.

Насос	4А 112М 2УЗ
Електрозасувка	4АА 56А 2У 3
Маслонасос	4А 71В 2У 3

Вибрані апарати управління та захисту відповідають умовам експлуатації.

Автоматичний вимикач	А 3710Б
Теплове реле	РТЛ-1021
Магнітний пускач	ПМЛ-310004

Розрахунки параметрів тиристорного перетворювача напруги підтверджують забезпечення необхідних режимів технологічного процесу при значній економії електроенергії HYUNDAI N700E.

Підібраний спеціальний та протипожежний інвентар відповідає нормативним умовам.



Перелік посилань

1. Зимин Е.Н. Электрооборудование промышленных предприятий и установок. М.: Энергоиздат, 1981.- 552 с.

2. Справочная книга по светотехнике/ Под ред. Ю.Б. Айзенберга. - М. Энергоатомиздат, 1983.- 472с.

3. Методичні вказівки і контрольні завдання з предмету "Електроустаткування підприємств і цивільних споруд". / Бутенко В.М. -Дніпродзержинськ.: ХТТ, 2013. - 113с.

4. Электрооборудование кранов / Под ред. А.П. Богословского, Е.М. Певзнер й др. - М.: Машиностроение, 1983.310с.

5. Правила устройства электроустановок. 6-е изд. М.: Энергоиздат, 1982. - 320с.

6. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. Елисеева В.А. Шиненского А.В. - М.: Энергоиздат, 1983. - 616 с.

7. Электротехнический справочник: в 3т., т. 1. Общие вопросы / Под ред. В.Г. Герасимова. - 7-е изд. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 488 с.

8. Электротехнический справочник: в 3т., т.2. Электротехнические изделия и устройства / Гл. ред. И.И. Орлов.-7-е изд. - М.: Энергоатомиздат, 1986.-712 с.

9. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 424с.

10. В.А. Гольстрем. Справочник энергетика промышленных предприятий. Киев.: Техника, 1977.-464 с.

11. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанции и подстанции: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. - М.: Энергоатомиздат, 1989.-608 с.

12. Электротехнический справочник. В 3т. т 3. Кн.2. Использование электрической энергии. Поз общ. ред. профессоров МЗИ.- М: Энергоатомиздат, 19898. - 616с.

13. Электротехнический справочник. В 3т. т 3. Кн.2. Производство и распределение электрической энергии. Поз общ. ред. профессоров МЗИ.-М.: Энергоатомиздат, 1988. - 880с.

Размещено на Allbest.ru